CN117855697A - 包括排放单元的棱柱形二次电池 - Google Patents
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Abstract
包括排放单元的棱柱形二次电池。所公开的发明涉及一种棱柱形二次电池,在所述棱柱形二次电池中,作为第一表面至第六表面的六个平坦表面形成六面体形状,所述棱柱形二次电池包括:正极端子和负极端子,所述正极端子和所述负极端子设置在所述第一表面至所述第六表面中的至少一个表面上;以及排放部,所述排放部设置在除了设置有所述正极端子和所述负极端子的表面之外的其余表面中的至少一个表面上。
Description
本申请是原案申请号为202380011424.5的发明专利申请(国际申请号:PCT/KR2023/002081,申请日:2023年2月13日,发明名称:包括排放单元的二次电池)的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种包括排放部的二次电池,具体地,涉及一种具有六面体形状的棱柱形二次电池(prismatic secondary battery)。
背景技术
与一次电池不同,二次电池是可再充电的,并且由于紧凑尺寸和高容量的可能性,正在对二次电池进行大量研究。由于技术发展和对移动设备的需求的增加,并且还由于电动车辆和能量存储系统与环境保护的需要相一致地出现,对作为能量源的二次电池的需求迅速地增加。
根据电池壳体的形状,二次电池分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在这样的二次电池当中,安装在电池壳体中的电极组件是具有电极和隔膜堆叠的结构的可充电和可放电的发电装置。
电极组件可大致分为啫喱卷型电极组件、堆叠型电极组件和堆叠/折叠型电极组件,在啫喱卷型电极组件中,在正极和负极之间插入隔膜,正极和负极中的每一个以涂覆有活性材料的片的形式提供,然后卷绕正极、隔膜和负极,在堆叠型电极组件中,依次堆叠多个正极和负极且隔膜介于正极和负极之间,在堆叠/折叠型电极组件中,堆叠型单元电芯缠绕有长度较长的分离膜。
关于各种类型的二次电池中的棱柱形二次电池,在大多数棱柱形二次电池中,正极端子和负极端子一起设置在一个表面上,或者一个正极端子和一个负极端子各自设置在彼此面对的两个表面之一上。此外,通常,为了二次电池的安全性而设置的排放部设置在一起设置在一个表面上的正极端子和负极端子之间,或者设置在两个相对侧上的每个电极端子附近。
当二次电池正常工作时,排放部的布置没有特别的问题。然而,当二次电池的内部压力异常增加并且排放部破裂并且气体排出时,相邻的电极端子可能被损坏。即,当排放部破裂并且内部气体喷出时,正极端子和负极端子由于腐蚀、着火等损坏,并且对电极端子的损坏引起电气问题。因此,很有可能损坏将不仅限于二次电池。即,当模块/电池组的电子电路被定位在端子部分所在的位置时,由于电子电路在排气期间的故障而引起的爆炸的风险增加。
[现有技术文献]
(专利文献1)韩国专利公开号10-2019-0102816(2019年9月4日公开)
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种棱柱形二次电池,该棱柱形二次电池能够有效地响应于设置在二次电池中的排放部的破裂或打开而导致的内部气体的喷射所引起的电极端子的损坏和劣化。
然而,本发明所要解决的技术目的并不限于上述目的,本领域技术人员通过以下对本发明的描述将清楚地理解本文中未描述的其他目的。
技术方案
一种棱柱形二次电池,该棱柱形二次电池包括:电池壳体,所述电池壳体具有六面体形状;正极端子和负极端子,所述正极端子和所述负极端子一起设置在所述电池壳体的六个表面中的任一个表面上或各自设置在所述电池壳体的任意两个表面中的一个表面上;排放部,所述排放部设置在与所述正极端子和所述负极端子中的至少一个电极端子相同的表面上;以及一个或更多个端子结构,每个端子结构包括延伸端子,所述延伸端子电连接到设置在与所述排放部相同的表面上的电极端子。
所述端子结构可以包括:端子本体,所述端子本体围绕所述电极端子,使得所述电极端子不暴露并且联接到所述电池壳体的一个或更多个表面;以及延伸端子。
被配置为将所述延伸端子电连接到所述电极端子的延伸导线可以不从所述端子本体向外暴露。
被配置为将所述延伸端子电连接到所述电极端子的延伸导线可以与外部绝缘。
所述正极端子、所述负极端子和所述排放部可以一起设置在所述电池壳体的上表面上;并且成对设置的端子结构可以各自电连接至所述正极端子和所述负极端子中的一个,使得所述延伸端子可以各自暴露在所述电池壳体的彼此面对的两个侧表面中的一个侧表面处。
所述正极端子、所述负极端子和所述排放部可以一起设置在所述电池壳体的上表面上;并且成对设置的所述端子结构可以各自电连接至所述正极端子和所述负极端子中的一个,使得所述延伸端子可以在所述电池壳体的前表面或面向所述前表面的后表面处暴露。
成对设置的所述端子结构的所述延伸端子可以一起设置在所述电池壳体的所述前表面和所述后表面中的任一个表面上,或者可以各自设置在所述电池壳体的所述前表面和所述后表面中的一个表面上。
所述正极端子、所述负极端子和所述排放部可以一起设置在所述电池壳体的上表面上;并且成对设置的所述端子结构可以各自电连接至所述正极端子和所述负极端子中的一个,使得所述延伸端子各自暴露在所述电池壳体的彼此面对的两个侧表面中的任一个侧表面处,或者可以暴露在所述电池壳体的前表面和后表面中的任一个表面处。
所述正极端子、所述负极端子和所述排放部可以一起设置在所述电池壳体的上表面上;并且成对设置的所述端子结构可以各自电连接到所述正极端子和所述负极端子中的一个,使得所述延伸端子可以各自暴露在所述电池壳体的下表面处。
所述正极端子和所述负极端子可以各自设置在所述电池壳体的两个侧表面中的一个侧表面上;所述排放部可以被布置在所述电池壳体的两个侧表面中的至少一个侧表面上;并且成对设置的所述端子结构可以各自电连接到所述正极端子和所述负极端子中的一个,使得所述延伸端子各自暴露在所述电池壳体的上表面处。
所述正极端子和所述负极端子可以各自设置在所述电池壳体的两个侧表面中的一个侧表面上;所述排放部可以被布置在所述电池壳体的两个侧表面中的至少一个侧表面上;并且成对设置的所述端子结构可以各自电连接到所述正极端子和所述负极端子中的一个,使得所述延伸端子可以各自暴露在所述电池壳体的前表面或后表面处。
成对设置的所述端子结构的所述延伸端子可以一起设置在所述电池壳体的所述前表面和所述后表面中的任一个表面上,或者可以各自设置在所述电池壳体的所述前表面和所述后表面中的一个表面上。
所述正极端子和所述负极端子可以各自设置在所述电池壳体的两个侧表面中的一个上,所述排放部可设置在所述电池壳体的两个侧表面中的至少一个侧表面上,并且成对设置的所述端子结构可各自电连接到所述正极端子和所述负极端子中的一个,使得所述延伸端子可各自暴露在电池壳体的上表面、前表面和后表面中的任一个表面处。
正极端子和负极端子可各自设置在电池壳体的两个侧表面中的一个上,排放部可设置在电池壳体的两个侧表面中的至少一个侧表面上,并且成对设置的端子结构可各自电连接到正极端子和负极端子中的一个,使得延伸端子可各自暴露在电池壳体的下表面处。
有益效果
在本发明的具有上述构造的棱柱形二次电池中,即使当电极端子和排放部设置在电池壳体的同一表面上时,也可以通过应用端子结构将电极端子与排放部物理分离并设置在不同的表面上。因此,在不改变现有棱柱形二次电池的内部结构的情况下,可以自由地改变电极端子的位置,从而减少棱柱形二次电池的开发周期和生产成本。
此外,由于可以容易地改变棱柱形二次电池的电极端子的位置,所以可以为电池模块和电池组的设计提供高自由度。
然而,通过本发明可获得的技术效果不限于上述效果,并且根据本发明的以下描述,本领域技术人员将清楚地理解本文未描述的其他效果。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式,并且与以下详细描述一起用于提供对本发明的技术精神的进一步理解。然而,本发明不应被解释为限于附图。
图1是示出单向棱柱形二次电池的示例的图。
图2至图6是示出根据本发明第一实施方式的棱柱形二次电池的各种示例的图。
图7是示出双向棱柱形二次电池的示例的图。
图8至图12是示出根据本发明第二实施方式的棱柱形二次电池的各种示例的图。
图13至图17是示出根据本发明第三实施方式的棱柱形二次电池的各种示例的图。
具体实施方式
虽然本发明可以进行各种改变并且具有各种实施方式,但是下面将详细描述具体的实施方式。
然而,应当理解,本发明并不限于所公开的特定实施方式,相反,本发明将覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换。
在本申请中,应当理解,诸如“包括”或“具有”的术语旨在表示在说明书中描述的特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在,并且它们不排除存在或添加一个或更多个其他特征或数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的可能性。
此外,当诸如层、膜、区域、板等的部分被称为“在另一部分上”时,这不仅包括该部分“直接在另一部分上”的情况,而且还包括又一部分介于其间的情况。另一方面,当诸如层、膜、区域、板等的部分被称为“在另一部分下”时,这不仅包括该部分“直接在另一部分下”的情况,而且还包括另一部分介于其间的情况。另外,在本申请中设置为“在……上”可以包括设置在底部和顶部的情况。
本发明涉及一种包括排放部的棱柱形二次电池,具体地,涉及一种六个平坦表面形成六面体形状的棱柱形二次电池。该棱柱形二次电池包括一起设置在电池壳体的六个表面中的任一个表面上或各自设置在其任意两个表面中的一个表面上的正极端子和负极端子,设置在与正极端子和负极端子中的至少一个电极端子相同的表面上的排放部,以及一个或更多个端子结构,每个端子结构各自包括延伸端子,所述延伸端子电连接到设置在与所述排放部相同的表面上的所述电极端子,并且在除了设置有所述排放部的表面之外的任何一个表面处暴露。
即使当设计和制造本发明的上述棱柱形二次电池使得电极端子和排放部设置在相同表面上时,也可以通过应用端子结构将电极端子与排放部物理分离并设置在不同表面上。因此,在不改变现有棱柱形二次电池的内部结构的情况下,可以自由地改变电极端子的位置,从而减少棱柱形二次电池的开发周期和生产成本。
此外,在本发明的棱柱形二次电池中,可以在考虑排放部的位置的情况下自由地确定电极端子的位置。因此,即使当设计电池模块或电池组时,也可以容易地将从排放部喷射的气体或火焰的扩散方向设定为最安全的方向,并且同时确保用于最佳地确定电极端子的位置的高自由度。
发明的实施方式
在下文中,将参照附图描述本发明的棱柱形二次电池的具体实施方式。为了参考,除非没有具体定义,否则用于指定在每个实施方式的描述中使用的相对位置的前、后、左、右方向或上、下方向用于帮助理解本发明,并且基于附图中所示的方向。
[第一实施方式]
图1是示出可应用本发明的第一实施方式的棱柱形二次电池100的示例的图。图1的棱柱形二次电池100对应于单向二次电池,其中包括正极端子122和负极端子124的电极端子120一起设置在电池壳体110的上表面上。
排放部130也设置在电池壳体110的上表面上。在所示的示例中,排放部130位于正极端子122和负极端子124之间。排放部130对应于当棱柱形二次电池100的内部压力增加到一定水平或更高时排放气体的安全装置。例如,可以执行切口工艺,使得排放部130的厚度小于周围区域的厚度,并且因此排放部130可以形成为在结构上比周围区域弱。因此,当棱柱形二次电池100中发生异常并且内部压力增加到一定水平或更高时,排放部130首先破损,使得棱柱形二次电池100内部产生的气体被排出。
然而,当排放部130和电极端子120位于电池壳体110的同一表面上时,当排放部130破损并且内部气体被喷出时,电极端子120很可能由于腐蚀、着火等损坏。本发明旨在通过提供端子结构200来解决这种问题。
图2是示出棱柱形二次电池100和端子结构200之间的联接结构的立体图。端子结构200是联接到电池壳体110的两个或更多个相邻表面的铰链型结构,并且每个端子结构包括端子本体210和延伸端子220。
端子本体210是围绕电极端子120(即,正极端子122和负极端子124)的端子结构的主体,使得正极端子122和负极端子124不暴露并且紧密地联接到电池壳体110的两个相邻表面。例如,在图2的实施方式中,端子本体210可构造成覆盖与电池壳体110的上表面相邻的前表面和后表面以及侧表面。端子本体210联接到电池壳体110(例如,通过粘合或结合)以将端子结构200固定到电池壳体110。
延伸端子220是电连接到电极端子120并在端子本体210的一个表面处暴露的连接端子。也就是说,由于正极端子122和负极端子124被端子本体210包裹并且不暴露,所以延伸端子220用作新的电极端子120,该新的电极端子120移动到除了排放部130所在的上表面之外的另一表面,例如图2的实施方式中的电池壳体110的侧表面。
如上所述,在本发明的包括端子结构200的棱柱形二次电池100中,无需单独的设计改变,并且仅通过应用端子结构200,设置在电池壳体110的上表面上的电极端子120的位置可以与排放部130物理地分离。因此,在本发明中,在不改变现有棱柱形二次电池100的内部结构的情况下,自由地改变电极端子120的位置以将电极端子120与排放部130分离,从而减少棱柱形二次电池100的开发周期和生产成本。
电极端子120和延伸端子220通过延伸导线230电连接,并且延伸导线230不暴露于端子本体210的外部。延伸导线230与外部绝缘。例如,延伸导线230和延伸端子220可以通过嵌件成型等嵌入到由绝缘树脂材料制成的端子本体210中。因此,只有延伸端子220暴露于外部,从而防止了延伸导线230损坏或短路的问题。作为参考,延伸导线230和延伸端子220可以一体地形成,或者可以作为单独的部件提供以联接到端子本体210。
再次关于图2的实施方式,在电池壳体110的上表面上邻近排放部130设置的正极端子122和负极端子124已经通过一对端子结构200移动到两个侧表面。即,在图2中,端子结构200的延伸端子220暴露在电池壳体110的侧表面处。因此,在图2的实施方式中,正极端子122和负极端子124一起设置在电池壳体110的上表面上的单向二次电池变为双向二次电池。
除了图2的实施方式之外,电极端子120与排放部130分离的各种实施方式都是可能的,并且这些变型在图3至图6中示出。
图3示出了成对设置的端子结构200的延伸端子220一起设置在电池壳体110的前表面上的实施方式。此外,当然,一对延伸端子220设置在面对电池壳体110的前表面的后表面上的实施方式是可能的,即,与图3的实施方式对称的实施方式也是可能的。
图4示出了一个实施方式,其中,成对设置的端子结构200的延伸端子220被分开,并且每个延伸端子设置在电池壳体110的前表面和后表面中的一个上。图5是一个实施方式,其中一对延伸端子220中的任一个延伸端子在电池壳体110的相对的侧表面中的任一个表面处暴露,而另一个延伸端子在电池壳体110的前表面和后表面中的任一个表面处暴露。
如上所述,端子结构200可以设计成各种规格以改变正极端子122和负极端子124的布置,因此当制造电池模块或电池组时,可以为诸如汇流条的电线的设计提供高自由度。
图6示出了这样的实施方式,其中在正极端子122、负极端子124和排放部130一起设置在电池壳体110的上表面上的棱柱形二次电池100中,成对设置的端子结构200的延伸端子220移动到电池壳体110的下表面。即,图6的实施方式示出了电极端子120和排放部130可通过应用端子结构200而在电池壳体110上最远地间隔开。
另外,虽然未示出,但是联接到正极端子122和负极端子124的端子结构200的延伸端子220可以被设计成垂直不对称或双侧不对称。
[第二实施方式]
图7至图11示出了本发明的第二实施方式。图7是示出应用本发明的第二实施方式的棱柱形二次电池100的示例的图。所示的棱柱形二次电池100对应于双向二次电池100,在双向二次电池100中,包括正极端子122和负极端子124的电极端子120被分开,并且每个电极端子设置在电池壳体110的两个侧表面中的一个侧表面上。
此外,由于端子结构200的构造与第一实施方式的构造相同,下面将基于第二实施方式中的端子结构200的布置(特别是,延伸端子220的布置)来描述第二实施方式。
当描述图8的实施方式时,在棱柱形二次电池100中,正极端子122和负极端子124均设置在电池壳体110的两个侧表面中的一个侧表面上,并且排放部130设置在电池壳体110的两个侧表面中的至少一个侧表面上。成对设置的端子结构200分别电连接到正极端子122和负极端子124,并且延伸端子220暴露在电池壳体110的上表面处。
与图2的上述实施方式相反,图8的实施方式可以是双向二次电池变为单向二次电池的实施方式。即,图8的实施方式是这样的实施方式,其中一起设置在电池壳体110的侧表面上的电极端子和排放部130可以分离,并且同时,双向二次电池可以变为单向二次电池。
图9至图12示出了通过应用于双向二次电池的端子结构200的延伸端子220的各种布置。
图9示出了成对设置的端子结构200的延伸端子220一起设置在电池壳体110的前表面上的实施方式。此外,当然,一对延伸端子220设置在电池壳体110的面向前表面的后表面上的实施方式也是可能的。
图10示出了一个实施方式,其中成对设置的端子结构200的延伸端子220被分开,并且每个延伸端子设置在电池壳体110的前表面和后表面中的一个表面上。此外,图11示出了一个实施方式,其中一对延伸端子220中的任一个延伸端子暴露在电池壳体110的两个相对侧表面中的任一个侧表面处,而其另一个延伸端子暴露在前表面和后表面中的任一个表面处。
图12示出了一个实施方式,其中,在正极端子122和负极端子124均设置在电池壳体110的两个侧面中的一个侧面上,并且排放部130设置在电池壳体110的两个侧面中的至少一个侧面上的棱柱形二次电池100中,成对设置的端子结构200的延伸端子220移动到电池壳体110的下表面。
[第三实施方式]
图13至图17是本发明的第三实施方式的图。
参照附图,在棱柱形二次电池100中,作为第一表面111至第六表面116的六个平坦表面构成六面体形状,并且为了便于描述和理解,基于附图如下限定第一表面111至第六表面116。从上表面沿顺时针方向设置的四个表面将被称为第一表面111至第四表面114,前表面将被称为第五表面115,后表面将被称为第六表面116。
图13至图15的实施方式涉及单向二次电池,其中正极端子122和负极端子124设置在作为第一表面111至第六表面116中的第一表面111的上表面上。正极端子122和负极端子124一起设置在第一表面111上,并且排放部130设置在除了第一表面111之外的另一表面上。
图13示出了排放部130设置在作为第三表面113的下表面上的示例,图14示出了排放部130设置在作为第二表面112的右表面上的示例。排放部130位于作为第四表面114的左表面上的示例没有单独示出,因为该示例与图14的示例对称。
如图13和图14所示,由于排放部130最初与正极端子122和负极端子124分离并设置在不同的表面上,所以第三实施方式的棱柱形二次电池100具有高稳定性和高安装自由度。
图13和图14所示的实施方式示出了仅在棱柱形二次电池100的一个表面上设置排放部130的示例。作为参考,尽管在附图中示出一个排放部130设置在一个表面上,但是多个排放部130可以设置在一个表面上。
图15是一组示例性地示出排放部130设置在根据第三实施方式的棱柱形二次电池100中的多个表面上的情况的图。即,如图15的(a)和图15的(b)所示,排放部130设置在两个相对表面(例如,第二表面和第四表面)或两个连续表面(例如,第二表面和第三表面)上。另选地,如图15的(c)所示,排放部130可以设置在三个连续表面(例如,第二表面至第四表面)上。当然,尽管未示出,排放部130也可以设置在前表面和后表面上,即第五表面115和第六表面上。
然而,当棱柱形二次电池100具有长方体形状时,正极端子122和负极端子124可一起设置在具有最宽区域的表面上,即,除了图中的前表面和后表面之外的任何一个表面上。相应地,排放部130可以设置在除了具有最宽区域的两个相对表面之外的其余三个表面中的至少一个表面上。
这是因为,如图所示,当棱柱形二次电池100具有扁平长方体形状时,由于最大的力作用在具有最宽区域的前表面和后表面上(假设内部压力是均匀的),所以必须考虑到,当排放部130位于前表面和后表面上时,排放部130可能由于弱振动或扰动比设计目的更容易地破裂。
在本发明的一个实施方式中,当棱柱形二次电池100的内部压力增加到一定水平或更高时,排放部130可能破裂而排放气体。例如,可以执行切口工艺,使得排放部130的厚度小于周围区域的厚度,并且因此排放部130可以形成为在结构上比周围区域弱。因此,当棱柱形二次电池100中发生异常并且内部压力增加到一定水平或更高时,排放部130首先破损,使得棱柱形二次电池100内部产生的气体被排出。
此外,图16和图17的实施方式涉及一种双向二次电池,其中正极端子122和负极端子124(即,电极端子120)均设置在第一表面111至第六表面116中的两个相对表面中的一个上(即,在作为图中的第二表面112和第四表面114的两个侧表面上)。
该实施方式基本上与图13至图15的上述实施方式相同,但是与图13至图15的上述实施方式的不同之处在于,由于正极端子122和负极端子124设置在六面体的两个相对表面上,所以可以设置排放部130的表面的数量减少了1。
根据图16,除了分别设置有负极端子124和正极端子122的第二表面112和第四表面114之外,排放部130设置在作为下表面的第三表面113上。此外,当棱柱形二次电池100具有长方体形状时,正极端子122和负极端子124可分别设置在除了具有最大面积的表面之外的彼此面对的两个表面上。相应地,排放部130可以设置在除了具有最大面积的两个相对表面之外的其余两个表面中的至少一个表面上。
即,如图16所示,排放部130可设置在作为下表面的一个第三表面113上,或者如图17所示,排放部130可分别设置在与上表面对应的第一表面111和作为面对第一表面111的下表面的第三表面113上。
在上文中,已经通过附图和实施方式更详细地描述了本发明。然而,附图中描述的结构或说明书中的实施方式仅仅是本发明的实施方式,并不代表本发明的所有技术思想。因此,应当理解,在提交本申请时可以有各种等同物和变化来代替它们。
[附图标记说明]
100:棱柱形二次电池110:电池壳体
111:第一表面 112:第二表面
113:第三表面 114:第四表面
115:第五表面 116:第六表面
120:电极端子 122:正极端子
124:负极端子 130:排放部
200:端子结构 210:端子本体
220:延伸端子 230:延伸导线
工业实用性
本发明适用于具有排气装置的二次电池。
本申请要求于2022年2月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0018633的优先权和权益,该申请的全部内容通过引用结合于此。
Claims (6)
1.一种棱柱形二次电池,在所述棱柱形二次电池中,作为第一表面至第六表面的六个平坦表面形成六面体形状,所述棱柱形二次电池包括:
正极端子和负极端子,所述正极端子和所述负极端子设置在所述第一表面至所述第六表面中的至少一个表面上;以及
排放部,所述排放部设置在除了设置有所述正极端子和所述负极端子的表面之外的其余表面中的至少一个表面上。
2.根据权利要求1所述的棱柱形二次电池,其中,所述正极端子和所述负极端子一起设置在所述第一表面至所述第六表面中的任一个表面上。
3.根据权利要求2所述的棱柱形二次电池,其中,
所述棱柱形二次电池具有长方体形状;并且
所述正极端子和所述负极端子一起设置在除了具有最宽区域的表面之外的任一个表面上。
4.根据权利要求3所述的棱柱形二次电池,其中,所述排放部设置在除了具有最宽区域的两个相对表面之外的其余三个表面中的至少一个表面上。
5.根据权利要求1所述的棱柱形二次电池,其中,一个正极端子和一个负极端子各自设置在所述第一表面至所述第六表面中的两个相对表面中的一个表面上。
6.根据权利要求5所述的棱柱形二次电池,其中,
所述棱柱形二次电池具有长方体形状;并且
所述正极端子和所述负极端子各自设置在除了具有最宽区域的表面之外的两个相对表面中的一个表面上。
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